(57)【要約】      （修正有）【課題】  エネルギー吸収特性の良好なマグネシウム合金押出形材を提供すること。【解決手段】  互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の中間に配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とするマグネシウム合金押出形材。Γ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２  Γ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２  Γ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２  Γ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２  Γ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２【選択図】      図１
2007008428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の中間に配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とするマグネシウム合金押出形材。
Γ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２
Γ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２
Γ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２
Γ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２
Γ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２
【数１】
2007008428.tif 000015
【請求項２】
互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の間に間隔をおいて配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５，ｔ６の二つの中間横壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とするマグネシウム合金押出形材。
Γ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２
Γ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２
Γ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２
Γ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２
Γ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２
Γ６＝ｔ６×ｃσｙ90／Ｗ２／√２
【数２】
2007008428.tif 000016
【請求項３】
互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の中間に配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁と、一組の縦壁の中間に配置してあり上壁と底壁を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ７の中間縦壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈ、一方の縦壁から中間縦壁までの距離ａ、他方の縦壁から中間縦壁までの距離ｂを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とするマグネシウム合金押出形材。
Γ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２
Γ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２
Γ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２
Γ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２
Γ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２
Γ７＝ｔ７×〔（ａ×ｔσｙ0＋ｂ×ｃσｙ0）／Ｗ〕／Ｈ２×√２
【数３】
2007008428.tif 000017
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のバンパーレインフォースメント等に用いることのできるエネルギー吸収特性の良好なマグネシウム合金押出形材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車は、軽量化のために様々な部分にアルミニウム合金が使用されており、例えば衝突時の衝撃を吸収するためにバンパー内に設置されるバンパーレインフォースメントには、アルミニウム合金の押出形材が使用されている。アルミニウム合金製バンパーレインフォースメントにおいては、さらなる軽量化を目的として、衝突時のエネルギー吸収量を同等以上とし且つ断面積、重量を小さくする工夫が、断面形状、合金成分による機械的性質向上、加工方法による機械的性質向上等の面からなされている（例えば特許文献１参照。）。しかし、そうした工夫による軽量化は僅かである。
【０００３】
マグネシウム合金の比重はアルミニウム合金の約２／３であり、昨今のマグネシウム合金における押出加工技術の発展により、アルミニウム合金で成形できる形状は、マグネシウム合金でも成形可能となっている。ただしマグネシウム合金は、鉄鋼またはアルミニウム合金のような立方晶系金属材料とは異なり、最密六方晶構造であるため、加工方法により強い集合組織が形成されるものであり、マグネシウム合金押出形材においては、引張特性と圧縮特性とが異なる、引張・圧縮特性は押出方向に対する方向により顕著な違いがあるといった特徴がある。またマグネシウム合金押出形材は、図１０に示すように、同一断面形状の場合にアルミニウム合金押出形材よりもエネルギー吸収能が劣る。
【特許文献１】特開２００３−１８２４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上に述べた実情に鑑みてなされたものであって、マグネシウム合金押出形材特有の引張・圧縮特性、荷重入力時に各壁に作用する引張・圧縮応力のバランス及び方向を考慮し、エネルギー吸収特性の良好なマグネシウム合金押出形材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を達成するために請求項１記載の発明によるマグネシウム合金押出形材は、互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の中間に配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とする。
上壁のΓ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（１）
底壁のΓ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（２）
荷重入力側の縦壁のΓ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２・・・（３）
荷重入力側と反対側の縦壁のΓ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２・・・（４）
中間横壁のΓ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（５）
【数４】
2007008428.tif 000003
【０００６】
請求項２記載の発明によるマグネシウム合金押出形材は、互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の間に間隔をおいて配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５，ｔ６の二つの中間横壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とする。
上壁のΓ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（１）
底壁のΓ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（２）
荷重入力側の縦壁のΓ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２・・・（３）
荷重入力側と反対側の縦壁のΓ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２・・・（４）
中間横壁のΓ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（５）
中間横壁のΓ６＝ｔ６×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（９）
【数５】
2007008428.tif 000004
【０００７】
請求項３記載の発明によるマグネシウム合金押出形材は、互いに平行な板厚ｔ１の上壁及び板厚ｔ２の底壁と、上壁及び底壁の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁と、上壁と底壁の中間に配置してあり縦壁同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁と、一組の縦壁の中間に配置してあり上壁と底壁を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ７の中間縦壁とを有すると共に、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0、押出方向の引張耐力ｔσｙ0、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90、横幅寸法Ｗ、高さ寸法Ｈ、一方の縦壁から中間縦壁までの距離ａ、他方の縦壁から中間縦壁までの距離ｂを有し、次式により算出したＺの値が、全ての壁の板厚が等しいと仮定して算出したＺ０に１０を加算した数値より小さい値であることを特徴とする。
上壁のΓ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（１）
底壁のΓ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（２）
荷重入力側の縦壁のΓ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２・・・（３）
荷重入力側と反対側の縦壁のΓ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２・・・（４）
中間横壁のΓ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（５）
中間縦壁のΓ７＝ｔ７×〔（ａ×ｔσｙ0＋ｂ×ｃσｙ0）／Ｗ〕／Ｈ２×√２・・・（１０）
【数６】
2007008428.tif 000005
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、マグネシウム合金押出形材特有の引張・圧縮特性等を考慮して、それら特性を十分に発揮できる各壁の幅、板厚で断面形状を設計することができ、これによりエネルギー吸収特性の良好なマグネシウム合金押出形材を提供できる。荷重入力方向は、一組の縦壁のいずれかに対して垂直な方向とすることができる。本発明のマグネシウム合金押出形材を、アルミニウム合金押出形材の代わりに例えばバンパーレインフォースメントに使用すれば、衝突時の衝撃エネルギーを良く吸収する上に、車両の軽量化に大きく寄与することとなる。
【０００９】
請求項２記載の発明によるマグネシウム合金押出形材は、上記した請求項１記載の発明による効果に加え、中間横壁を上壁と底壁の間に間隔をおいて二つ配置したことで、エネルギー吸収特性がより一層向上する。
【００１０】
請求項３記載の発明によるマグネシウム合金押出形材は、上記した請求項１記載の発明による効果に加え、中間横壁が中間縦壁によって補強され、中間横壁の座屈が防がれることから、エネルギー吸収特性がより一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係るマグネシウム合金押出形材の断面形状を示している。このマグネシウム合金押出形材は、自動車の前部及び後部のバンパー内に設置されるバンパーレインフォースメントに用いることを想定しており、衝突時に荷重を受けて変形することにより衝突時の衝撃エネルギーを吸収して乗員を保護するものである。このマグネシウム合金押出形材は、互いに平行な板厚ｔ１の上壁１及び板厚ｔ２の底壁２と、上壁１及び底壁２の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁３，４と、上壁１と底壁２のちょうど中間に配置してあり縦壁３，４同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁５とからなる日の字状断面となっており、左側の縦壁に対して垂直な方向を荷重入力方向に設定してある。形材の横幅寸法はＷ、形材の高さ寸法はＨである。それぞれの壁が交差する部位には、隅Ｒ部８を形成してある。
【００１２】
この日の字状断面のマグネシウム押出形材において、表１に示すようにＡ〜Ｋの１１種類のモデルを作製し、エネルギー吸収量の比較を行った。モデルＡは、全ての壁の板厚が等しい均等板厚モデルであり、モデルＢ〜ＫはモデルＡと断面積を一定とし各壁の板厚を変化させたものである。合金素材にはAZ61A（ASTM規格：米国）を使用し、押出形材の強度は、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0＝１４３ＭＰａ、押出方向の引張耐力ｔσｙ0＝１９５ＭＰａ、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90＝１１９ＭＰａである。
【００１３】
【表１】
2007008428.tif 000006
【００１４】
ここで、板厚の変化がエネルギー吸収量に及ぼす影響を検討するため、各モデルについて、各壁の座屈のしやすさ（壁面の強度）をあらわす指標Γを次式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）より算出すると共に、各壁の指標Γの相加平均と標準偏差を求め、指標Γの標準偏差の指標Γの相加平均に対する割合Ｚの値を算出した。各モデルのＺの値は表１に示すとおりである。なお、Γの相加平均は下記の式（６）より、Γの標準偏差は下記の式（７）からそれぞれ求められ、Ｚの値は求めたΓの相加平均と標準偏差から下記の式（８）により算出する。
上壁のΓ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（１）
底壁のΓ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（２）
荷重入力側の縦壁のΓ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２・・・（３）
荷重入力側と反対側の縦壁のΓ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２・・・（４）
中間横壁のΓ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（５）
【数４】
2007008428.tif 000007
【００１５】
上記モデルＡ〜Ｋの押出形材から１２００ｍｍの長さの試験体を切り出し、スパン長さ７５０ｍｍ、支持点Ｒ１５ｍｍ、負荷子Ｒ１５０ｍｍ、負荷子重量４０ｋｇ、落錘高さ１０ｍ、衝突時速度約５０ｋｍ／ｈｒにて落錘試験を行って荷重−変位曲線を求めた。図２は、このときの荷重−変位曲線を示している。この荷重−変位曲線から、変位０ｍｍから４０ｍｍの間のエネルギー吸収量を求めた。エネルギー吸収量の求め方は、例えば荷重―変位曲線を変位０．２ｍｍごとの区間に分割し、各区間の吸収エネルギー（例えば、変位０から変位０．２ｍｍの区間の吸収エネルギー＝変位０ｍｍから変位０．２ｍｍの区間の荷重の平均値×変位量（０．２ｍｍ−０．０ｍｍ）、変位０．２ｍｍから変位０．４ｍｍの区間の吸収エネルギー＝変位０．２ｍｍから変位０．４ｍｍの区間の荷重の平均値×変位量（０．４ｍｍ−０．２ｍｍ）といった具合に算出する。）の総和から求められる。各モデルのエネルギー吸収量の値を表２に示す。なお表２中、エネルギー吸収量比とは、モデルＡのエネルギー吸収量とモデルＢ〜Ｋのエネルギー吸収量との比である。
【００１６】
【表２】
2007008428.tif 000008
【００１７】
図３は、モデルＡ〜ＫにおけるＺの値とエネルギー吸収量比との関係を示すグラフである。このグラフを見ると、エネルギー吸収量はＺの値が５０まで二次曲線的に低下し、５０以上の領域で飽和している。また各壁面の板厚が均等であるモデルＡでのＺの値（Ｚ０）に対し、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあるモデルで、モデルＡと比較して同等以上のエネルギー吸収量を示すことがわかる。板厚を均等にしたものは一般的にエネルギー吸収特性が良好であることから、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあればエネルギー吸収特性が良好になると判断できる。
【００１８】
図４は、本発明の第二実施形態に係るマグネシウム合金押出形材の断面形状を示している。このマグネシウム合金押出形材は、互いに平行な板厚ｔ１の上壁１及び板厚ｔ２の底壁２と、上壁１及び底壁２の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁３，４と、上壁１と底壁２の間に等間隔をおいて配置してあり縦壁３，４同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５，ｔ６の二つの中間横壁５，６とからなる目の字状断面となっており、左側の縦壁に対して垂直な方向を荷重入力方向に設定してある。形材の横幅寸法はＷ、形材の高さ寸法はＨである。それぞれの壁が交差する部位には、隅Ｒ部８を形成してある。
【００１９】
この目の字状断面のマグネシウム押出形材において、表３に示すようにＡ〜Ｋの１１種類のモデルを作製し、エネルギー吸収量の比較を行った。モデルＡは、全ての壁の板厚が等しい均等板厚モデルであり、モデルＢ〜ＫはモデルＡと断面積を一定とし各壁の板厚を変化させたものである。合金素材にはAZ61A（ASTM規格：米国）を使用し、押出形材の強度は、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0＝１４３ＭＰａ、押出方向の引張耐力ｔσｙ0＝１９５ＭＰａ、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90＝１１９ＭＰａである。
【００２０】
【表３】
2007008428.tif 000009
【００２１】
ここで、板厚の変化がエネルギー吸収量に及ぼす影響を検討するため、各モデルについて、各壁の座屈のしやすさ（壁面の強度）をあらわす指標Γを次式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（９）より算出すると共に、各壁の指標Γの相加平均と標準偏差を求め、指標Γの標準偏差の指標Γの相加平均に対する割合Ｚの値を算出した。各モデルのＺの値は表３に示すとおりである。なお、Γの相加平均は下記の式（１１）より、Γの標準偏差は下記の式（１２）からそれぞれ求められ、Ｚの値は求めたΓの相加平均と標準偏差から下記の式（８）により算出する。
上壁のΓ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（１）
底壁のΓ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（２）
荷重入力側の縦壁のΓ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２・・・（３）
荷重入力側と反対側の縦壁のΓ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２・・・（４）
中間横壁のΓ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（５）
中間横壁のΓ６＝ｔ６×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（９）
【数５】
2007008428.tif 000010
【００２２】
上記モデルＡ〜Ｋの押出形材から１２００ｍｍの長さの試験体を切り出し、スパン長さ７５０ｍｍ、支持点Ｒ１５ｍｍ、負荷子Ｒ１５０ｍｍ、負荷子重量４０ｋｇ、落錘高さ１０ｍ、衝突時速度約５０ｋｍ／ｈｒにて落錘試験を行って荷重−変位曲線を求めた。図５は、このときの荷重−変位曲線を示している。この荷重−変位曲線から、変位０ｍｍから４０ｍｍの間のエネルギー吸収量を求めた。各モデルのエネルギー吸収量の値を表４に示す。なお表４中、エネルギー吸収量比とは、モデルＡのエネルギー吸収量とモデルＢ〜Ｋのエネルギー吸収量との比である。
【００２３】
【表４】
2007008428.tif 000011
【００２４】
図６は、モデルＡ〜ＫにおけるＺの値とエネルギー吸収量比との関係を示すグラフである。このグラフを見ると、エネルギー吸収量はＺの値が５０まで二次曲線的に低下し、５０以上の領域で飽和している。また各壁面の板厚が均等であるモデルＡでのＺの値（Ｚ０）に対し、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあるモデルで、モデルＡと比較して同等以上のエネルギー吸収量を示すことがわかる。板厚を均等にしたものは一般的にエネルギー吸収特性が良好であることから、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあればエネルギー吸収特性が良好になると判断できる。
【００２５】
図７は、本発明の第三実施形態に係るマグネシウム合金押出形材の断面形状を示している。このマグネシウム合金押出形材は、互いに平行な板厚ｔ１の上壁１及び板厚ｔ２の底壁２と、上壁１及び底壁２の両端部を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ３，ｔ４の一組の縦壁３，４と、上壁１と底壁２のちょうど中間に配置してあり縦壁３，４同士を連結する上壁及び底壁と平行な板厚ｔ５の中間横壁５と、一組の縦壁３，４のちょうど中間に配置してあり上壁１と底壁２を連結する上壁及び底壁と垂直な板厚ｔ７の中間縦壁７とからなる田の字状断面となっており、左側の縦壁に対して垂直な方向を荷重入力方向に設定してある。形材の横幅寸法はＷ、形材の高さ寸法はＨ、荷重入力側の縦壁３から中間縦壁７までの距離はａ、荷重入力側と反対側の縦壁４から中間縦壁７までの距離はｂである。それぞれの壁が交差する部位には、隅Ｒ部８を形成してある。
【００２６】
この田の字状断面のマグネシウム押出形材において、表５に示すようにＡ〜Ｋの１１種類のモデルを作製し、エネルギー吸収量の比較を行った。モデルＡは、全ての壁の板厚が等しい均等板厚モデルであり、モデルＢ〜ＫはモデルＡと断面積を一定とし各壁の板厚を変化させたものである。合金素材にはAZ61A（ASTM規格：米国）を使用し、押出形材の強度は、押出方向の圧縮耐力ｃσｙ0＝１４３ＭＰａ、押出方向の引張耐力ｔσｙ0＝１９５ＭＰａ、押出方向に垂直な方向の圧縮耐力ｃσｙ90＝１１９ＭＰａである。
【００２７】
【表５】
2007008428.tif 000012
【００２８】
ここで、板厚の変化がエネルギー吸収量に及ぼす影響を検討するため、各モデルについて、各壁の座屈のしやすさ（壁面の強度）をあらわす指標Γを次式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（１０）より算出すると共に、各壁の指標Γの相加平均と標準偏差を求め、指標Γの標準偏差の指標Γの相加平均に対する割合Ｚの値を算出した。各モデルのＺの値は表５に示すとおりである。なお、Γの相加平均は下記の式（１３）より、Γの標準偏差は下記の式（１４）からそれぞれ求められ、Ｚの値は求めたΓの相加平均と標準偏差から下記の式（８）により算出する。
上壁のΓ１＝ｔ１×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（１）
底壁のΓ２＝ｔ２×ｃσｙ90／Ｗ２・・・（２）
荷重入力側の縦壁のΓ３＝ｔ３×ｃσｙ0／Ｈ２×√２・・・（３）
荷重入力側と反対側の縦壁のΓ４＝ｔ４×ｔσｙ0／Ｈ２×√２・・・（４）
中間横壁のΓ５＝ｔ５×ｃσｙ90／Ｗ２／√２・・・（５）
中間縦壁のΓ７＝ｔ７×〔（ａ×ｔσｙ0＋ｂ×ｃσｙ0）／Ｗ〕／Ｈ２×√２・・・（１０）
【数６】
2007008428.tif 000013
【００２９】
上記モデルＡ〜Ｋの押出形材から１２００ｍｍの長さの試験体を切り出し、スパン長さ７５０ｍｍ、支持点Ｒ１５ｍｍ、負荷子Ｒ１５０ｍｍ、負荷子重量４０ｋｇ、落錘高さ１０ｍ、衝突時速度約５０ｋｍ／ｈｒにて落錘試験を行って荷重−変位曲線を求めた。図８は、このときの荷重−変位曲線を示している。この荷重−変位曲線から、変位０ｍｍから４０ｍｍの間のエネルギー吸収量を求めた。各モデルのエネルギー吸収量の値を表６に示す。なお表６中、エネルギー吸収量比とは、モデルＡのエネルギー吸収量とモデルＢ〜Ｋのエネルギー吸収量との比である。
【００３０】
【表６】
2007008428.tif 000014
【００３１】
図９は、モデルＡ〜ＫにおけるＺの値とエネルギー吸収量比との関係を示すグラフである。このグラフを見ると、エネルギー吸収量はＺの値が５０まで二次曲線的に低下し、５０以上の領域で飽和している。また各壁面の板厚が均等であるモデルＡでのＺの値（Ｚ０）に対し、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあるモデルで、モデルＡと比較して同等以上のエネルギー吸収量を示すことがわかる。板厚を均等にしたものは一般的にエネルギー吸収特性が良好であることから、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあればエネルギー吸収特性が良好になると判断できる。
【００３２】
以上に述べたように、第一実施形態（日の字状断面）、第二実施形態（目の字状断面）、第三実施形態（田の字状断面）のすべてにおいて、Ｚの値がＺ０＋１０以下の範囲にあるモデルで、モデルＡと比較して同等以上のエネルギー吸収量を示し、エネルギー吸収特性が良好となることが確認できた。また、Ｚの値が小さいほどエネルギー吸収量が増大する傾向が確認された。第一、第二、第三実施形態でエネルギー吸収量を比較すると、第一実施形態よりも第二実施形態のものが相対的にエネルギー吸収量が大きく、第二実施形態よりも第三実施形態のものが相対的にエネルギー吸収量が大きくなった。重量は、第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態の順で重くなる。マグネシウム合金押出形材を実際に自動車に取付ける際には、自動車のタイプや排気量等に応じて、３種類の断面形状のうちの何れかを選択すればよい。
【００３３】
本発明のマグネシウム合金押出形材の断面形状は上記の三種類に限定されず、例えば中間横壁を三つ以上設けたり、中間縦壁を二つ以上設けたものであってもよく、中間横壁と中間縦壁の位置、間隔は、適宜変更してよい。また、本発明のマグネシウム合金押出形材は、バンパーレインフォースメントに限らず、車両や建築物等のあらゆる構造物の構造材、エネルギー吸収部材として広く用いることができる。また本発明は、マグネシウム合金であればどのような強度特性を有する合金種であっても、それに応じた各壁面のΓの値が算出され、全てのマグネシウム合金に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るマグネシウム合金押出形材の断面図である。
【図２】第一実施形態の各モデルについて落錘試験を行ったときの荷重―変位曲線を示すグラフである。
【図３】第一実施形態における各モデルのＺの値とエネルギー吸収量比との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第二実施形態に係るマグネシウム合金押出形材の断面図である。
【図５】第二実施形態の各モデルについて落錘試験を行ったときの荷重―変位曲線を示すグラフである。
【図６】第二実施形態における各モデルのＺの値とエネルギー吸収量比との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第三実施形態に係るマグネシウム合金押出形材の断面図である。
【図８】第三実施形態の各モデルについて落錘試験を行ったときの荷重―変位曲線を示すグラフである。
【図９】第三実施形態における各モデルのＺの値とエネルギー吸収量比との関係を示すグラフである。
【図１０】日の字状の同一断面形状でのマグネシウム合金押出形材およびアルミニウム合金押出形材の落錘試験時の荷重−変位曲線である。
【符号の説明】
【００３５】
１  上壁
２  底壁
３，４  縦壁
５，６  中間横壁
７  中間縦壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007008428.tif 000023
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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